[发明专利]一种耐磨超疏水涂料及其制备方法和制备涂层的方法

说明书

本发明公开了一种耐磨超疏水涂料及其制备方法和制备涂层的方法，方法简单、方便、普适、可大面积制备，解决现有超疏水涂层难以大规模生产，机械性能不满足实际要求、耐久性差等问题。所述涂料按照质量百分比，包括以下组分：三官能化纳米硅球：8.4～23.2％；烷基硅氧烷：4.8～9.5％；含氢硅油：1.9～4.6％；去离子水：3.1～9.4％；醇类溶剂：59.7～75.6％；酸性催化剂：0.15～0.22％；铂催化剂：0.2～0.4％。

技术领域

本发明属于新型涂料的制备和应用技术领域，涉及一种耐磨超疏水涂料及其制备方法和制备涂层的方法。

背景技术

在过去的几十年中，超疏水表面的自洁性、减阻性、抗冰防水、抗菌防污等特殊性能引起人们的广泛关注。微纳米粗糙结构和低表面能物质是超疏水涂层的两个必要条件。现有构造微纳米结构表面的技术，如机械拉伸，激光/等离子/化学蚀刻，光刻，电/化学反应和沉积，静电纺丝和化学气相沉积等方法涉及使用贵重的操作仪器、繁杂的操作过程或者昂贵的药品，不利于大规模工业化。

另外，超疏水涂层的耐磨性，耐久性差使微纳米结构难以长期保持限制了超疏水表面的大规模实际应用。为了延长超疏水性的寿命，一种方法是获得具有低表面能微结构的材料的整体。这种微结构延伸贯穿整个体积。如果最上层被刮擦损坏或去除，则新暴露的具有低表面能的粗糙表面也具有超疏水性，但此种方法对基底材料有特定要求。另一种方法是赋予表面具有自我修复能力。当表面失去超疏水性时，可以通过外界刺激来修复，促使低表面能物质自发的迁移到涂层表面，从而再次达到超疏水效果，其中包括pH值，酶，加热，光照和氧化还原活性，但也很难达到实际应用的要求。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种耐磨超疏水涂料及其制备方法和制备涂层的方法，方法简单、方便、普适、可大面积制备，解决现有超疏水涂层难以大规模生产，机械性能不满足实际要求、耐久性差等问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明实施例采用以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种耐磨超疏水涂料，按照质量百分比，包括以下组分：

三官能化纳米硅球：8.4～23.2％；

烷基硅氧烷：4.8～9.5％；

含氢硅油：1.9～4.6％；

去离子水：3.1～9.4％；

醇类溶剂：59.7～75.6％；

酸性催化剂：0.15～0.22％；

铂催化剂：0.2～0.4％。

作为优选例，所述的醇类溶剂为甲醇、乙醇或者异丙醇中的一种或任意组合。

作为优选例，所述三官能化纳米硅球通过以下方法制得：将硅酸酯、长氟链硅氧烷、含双键硅氧烷混合溶解在醇类和去离子水的混合溶剂中，加入碱性催化剂，室温条件下搅拌6～10h，使含长氟链硅氧烷、含双键硅氧烷和硅酸酯发生共水解-缩合反应，形成有机-无机杂化的疏水纳米凝胶网，制得三官能化的超疏水纳米硅球。

作为优选例，所述硅酸酯为正硅酸四丁酯、正硅酸丙酯，硅酸乙酯或者正硅酸甲酯中的一种或任意组合；

所述的长氟链硅氧烷为十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷中的一种或任意组合；

所述的含双键硅氧烷为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或任意组合；

所述的碱性催化剂为氨水、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或任意组合。

作为优选例，所述的酸性催化剂为盐酸、草酸或乙酸中的一种或任意组合。